已知函数f(x)=-x3+ax2+b(a,b∈R).

1个回答

  • 解题思路:(1)因为f(x)=-x3+ax2+b,所以

    f′(x)=-3

    x

    2

    +2ax=-3x(x-

    2a

    3

    )

    ,由此根据a的取值范围进行分类讨论,能够求出函数f(x)的单调递增区间.

    (2)由(1)知,a∈[3,4]时,f(x)的单调递增区间为

    (0,

    2

    3

    a)

    ,单调递减区间为(-∞,0)和

    (

    2

    3

    a,+∞)

    .所以函数f(x)在x=0处取得极小值f(0)=b.由此利用对任意a∈[3,4],函数f(x)在R上都有三个零点,能求出实数b的取值范围.

    (1)因为f(x)=-x3+ax2+b,

    所以f′(x)=-3x2+2ax=-3x(x-

    2a

    3).…(1分)

    当a=0时,f'(x)≤0,函数f(x)没有单调递增区间;…(2分)

    当a>0时,令f'(x)>0,得0<x<

    2a

    3.

    故f(x)的单调递增区间为(0,

    2

    3a);…(3分)

    当a<0时,令f'(x)>0,得[2a/3<x<0.

    故f(x)的单调递增区间为(

    2

    3a,0).…(4分)

    综上所述,当a=0时,函数f(x)没有单调递增区间;

    当a>0时,函数f(x)的单调递增区间为(0,

    2

    3a);

    当a<0时,函数f(x)的单调递增区间为(

    2

    3a,0).…(5分)

    (2),由(1)知,a∈[3,4]时,

    f(x)的单调递增区间为(0,

    2

    3a),

    单调递减区间为(-∞,0)和(

    2

    3a,+∞).…(6分)

    所以函数f(x)在x=0处取得极小值f(0)=b,…(7分)

    函数f(x)在x=

    2a

    3]处取得极大值f(

    2a

    3)=

    4a3

    27+b.…(8分)

    由于对任意a∈[3,4],函数f(x)在R上都有三个零点,

    所以

    f(0)<0

    f(

    2a

    3)>0.即

    b<0

    4a3

    27+b>0.…(10分)

    解得-

    4a3

    27<b<0.…(11分)

    因为对任意a∈[3,4],b>-

    4a3

    27恒成立,

    所以b>(-

    4a3

    27)max=-

    4×33

    27=-4.…(13分)

    所以实数b的取值范围是(-4,0).…(14分)

    点评:

    本题考点: 利用导数研究函数的单调性;函数的零点与方程根的关系.

    考点点评: 本题主要考查函数的性质、导数、函数零点、不等式等知识,考查数形结合、化归与转化、分类与讨论的数学思想方法,以及运算求解能力.